(57)【要約】 【課題】    安価かつ簡易な構造で、高精度な測定を達成できる測定器を提供する。【解決手段】  本体ケース１に軸受３を介してスピンドル４がその軸方向へ移動可能に支持されているとともに、このスピンドル４の軸方向の変位量を検出する変位検出器５が設けられている。変位検出器５は、スピンドル４に移動方向に沿って本体ケースに固定されたスケール５Ａと、このスケールに対向してスピンドル４に固定された検出ヘッド５Ｂを含んで構成されているとともに、スピンドル４をその移動方向に対して略直交する方向へ押圧してスピンドル４を軸受３の片側に付勢するねじりコイルばね１１が設けられている。【選択図】  図１
2005300319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に軸受を介してスピンドルがその軸方向へ移動可能に支持されているとともに、このスピンドルの軸方向の変位量を検出する変位検出器が設けられた測定器において、
前記変位検出器は、前記スピンドルに移動方向に沿って前記本体に固定されたスケールと、このスケールに対向してかつ前記スピンドルに固定された検出ヘッドとを含んで構成され、
前記スピンドルをその移動方向に対して略直交する方向へ押圧して前記スピンドルを軸受の片側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする測定器。
【請求項２】
請求項１に記載の測定器において、
前記付勢手段が前記スピンドルを押圧する方向が、前記スピンドルの移動方向に対して略直交し、かつ、前記スケールの検出面に対して略平行な方向であることを特徴とする測定器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定器において、
前記付勢手段は、前記軸受の近傍において、前記本体とスピンドルとの間に設けられていることを特徴とする測定器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の測定器において、
前記付勢手段は、一端が前記本体に係止され、他端で前記スピンドルを付勢するねじりコイルばねであることを特徴とする測定器。
【請求項５】
請求項４に記載の測定器において、
前記ねじりコイルばねの他端には、外周に前記スピンドルの軸方向周面形状に合致する溝を有するプーリが回転可能に支持されていることを特徴とする測定器。
【請求項６】
請求項１に記載の測定器において、
前記付勢手段は、前記本体に回動可能にかつ前記スピンドルの軸方向に対して略直交して配置された支持軸およびその支持軸と平行でかつ支持軸に対して偏芯した位置に偏芯軸を有する偏芯ピンと、この偏芯ピンの偏芯軸に回転可能に支持され外周に前記スピンドルの軸方向周面形状に合致する溝を有するプーリとを含んで構成されていることを特徴とする測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定器に関する。詳しくは、本体に軸受を介してスピンドルをその軸方向へ移動可能に支持するとともに、このスピンドルの軸方向の変位量を検出する変位検出器を設けた測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本体ケースに軸受を介してスピンドルをその軸方向へ移動可能に支持するとともに、このスピンドルの軸方向の変位量を検出する変位検出器をスピンドルの移動方向に沿って配置する構成が、安価かつ省スペースの理由から、多く採用されている。
【０００３】
たとえば、図３に示すインジケータなどでは、本体ケース１の上壁１Ａおよび底壁１Ｂに軸受２，３を介してスピンドル４をその軸方向へ移動可能に貫通支持するとともに、変位検出器５を構成するスケール５Ａをスピンドル４の移動方向に沿って配置し、かつ、このスケール５Ａに所定のクリアランスをもって対向する検出ヘッド５Ｂを取付片６を介してスピンドル４に取り付けた構造が採用されている。なお、取付片６と本体ケース１の底壁１Ｂとの間には、スピンドル４を図３中下方へ付勢するコイルスプリング７が張設されている。取付片６には、回り止めピン８が突設されている。回り止めピン８が本体ケース１に形成されたガイド溝１Ｃに摺動可能に係合することにより、スピンドル４の回転が防止される構造である。
【０００４】
しかし、この構造では、スピンドル４とこれを支持する軸受２，３とのクリアランスによる横方向のガタ、つまり、スピンドル４の移動方向とは直交する方向のガタにより、誤差が生じる。たとえば、スピンドル４と軸受２，３とのガタにより、図４に示すように、スピンドル４が軸受２，３に対して傾くと、検出ヘッド５Ｂとスケール５Ａとの相対姿勢が変化する。また、スピンドル４が、図４の紙面と直交する方向へ傾くと、検出ヘッド５Ｂとスケール５Ａとの間のクリアランスが変化するため、誤差や、繰り返し精度が低下するという問題が生じる。
【０００５】
このため、１μｍ以下の分解能をもつ測定器においては、スピンドルの支持部（軸受２，３）にベアリングなどの高価な軸受が採用されている。たとえば、ストロークベアリングを複数個直列に配列した支持構造を介して、スピンドルを本体に移動可能に支持する構造が採られていた（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３７７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のスピンドル支持構造では、ストロークベアリングを介して、スピンドルを本体に移動可能に支持する構造であるため、高価になるうえ、ストロークベアリングを複数個直列に配列する関係から、長ストロークの測定器にしか適用できず、しかも、その分大きな収納スペースが必要になるという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、従来の課題を解決すべくなされたもので、安価かつ簡易な構造で、しかも、大型化することなく、高精度な測定を実現できる測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の測定器は、本体に軸受を介してスピンドルがその軸方向へ移動可能に支持されているとともに、このスピンドルの軸方向の変位量を検出する変位検出器が設けられた測定器において、前記変位検出器は、前記スピンドルに移動方向に沿って前記本体に固定されたスケールと、このスケールに対向してかつ前記スピンドルに固定された検出ヘッドとを含んで構成され、前記スピンドルをその移動方向に対して略直交する方向へ押圧して前記スピンドルを軸受の片側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、本体に軸受を介してスピンドルが軸方向へ移動可能に支持された測定器において、スピンドルをその移動方向に対して略直交する方向へ押圧して前記スピンドルを軸受の片側に付勢する付勢手段が設けられているから、スピンドルは常に軸受の片側に接触した状態で軸方向へ移動される。従って、スピンドルと軸受とのクリアランスが常に一定の状態に保たれたまま、スピンドルが移動するから、繰り返し精度も維持でき、高精度の測定を達成できる。しかも、構成的には、スピンドルをその移動方向に対して略直交する方向へ押圧する付勢手段を設けるだけでよいから、安価かつ簡易な構造で、しかも、大型化することなく、高精度な測定を実現できる。
【００１１】
本発明の測定器において、前記付勢手段が前記スピンドルを押圧する方向が、前記スピンドルの移動方向に対して略直交し、かつ、前記スケールの検出面に対して略平行な方向であることが好ましい。
この構成によれば、付勢手段がスピンドルを押圧する方向が、スピンドルの移動方向に対して略直交し、かつ、スケールの検出面に対して略平行な方向であるから、スピンドルに設けられる検出ヘッドがスケールの検出面に対して略平行な方向へ移動される。検出ヘッドがスケールの検出面に対して略平行な方向へ移動することは、スケールと検出ヘッドとのクリアランスが変動することが少ないから、この点からも精度低下がない。一般に、スケールと検出ヘッドとのクリアランスが変動すると、信号処理回路などにおいてミスカウントが発生し、安定した高精度な測定が実現できないという問題があるが、本発明では、スケールと検出ヘッドとのクリアランスが変動することが少ないから、高精度な測定を保証できる。
【００１２】
本発明の測定器において、前記付勢手段は、前記軸受の近傍において、前記本体とスピンドルとの間に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、軸受の近傍に付勢手段が設けられているから、つまり、軸受近傍において、スピンドルの移動方向に対して略直交する方向へスピンドルが押圧されるから、軸受に対してスピンドルが傾くのを抑えることができる。従って、スピンドルは軸受の片側面全長に沿って接触した状態となるから、スケールと検出ヘッドの相対的な姿勢変化が生じることがなく、かつ、軸受が偏って摩耗することも低減できる。
【００１３】
本発明の測定器において、前記付勢手段は、一端が前記本体に係止され、他端で前記スピンドルを付勢するねじりコイルばねであることが好ましい。
この構成によれば、付勢手段をねじりコイルばねで構成したので、安価に構成できるとともに、本体とスピンドルとの間への組み込みも簡易にできる。つまり、ねじりコイルばねの一端を本体に係止し、他端でスピンドルを付勢するだけでよいから、組み込みも簡易にできる。
【００１４】
本発明の測定器において、前記ねじりコイルばねの他端には、外周に前記スピンドルの軸方向周面形状に合致する溝を有するプーリが回転可能に支持されていることが好ましい。
この構成によれば、ねじりコイルばねの他端に、スピンドルの軸方向周面形状に合致する溝を有するプーリが回転可能に支持されているから、スピンドルが軸方向へ移動すると、プーリが回転されるため、プーリとスピンドルとの間に生じる摩耗も極少量に抑えることができる。よって、長寿命が期待できる。
【００１５】
本発明の測定器において、前記付勢手段は、前記本体に回動可能にかつ前記スピンドルの軸方向に対して略直交して配置された支持軸およびその支持軸と平行でかつ支持軸に対して偏芯した位置に偏芯軸を有する偏芯ピンと、この偏芯ピンの偏芯軸に回転可能に支持され外周に前記スピンドルの軸方向周面形状に合致する溝を有するプーリとを含んで構成されていることが好ましい。
この構成によれば、偏芯ピンの支持軸を回動させると、偏芯ピンの偏芯軸に回転可能に支持されたプーリがスピンドルに対して接近または離間される。従って、偏芯ピンを回動調整すると、スピンドルが軸方向に対して略直交する方向へ押圧され、軸受の片側に接触した状態となるから、上記と同様にして、繰り返し精度も維持でき、高精度の測定を達成できる。しかも、構成的には、偏芯ピンでよいから、安価かつ簡易な構造で高精度な測定を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜実施形態＞
図１は、測定器であるインジケータを示している。なお、本実施形態の説明にあたって、図３に示す構成要件と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
本実施形態のインジケータは、本体としての縦長箱状の本体ケース１を備える。本体ケース１には、スピンドル４がその軸方向へ移動可能に支持されているとともに、このスピンドル４の軸方向の変位量を検出する変位検出器５が設けられている。
【００１７】
本体ケース１は、図３に示す構成と同じである。
スピンドル４も、図３に示す構造と同様に、本体ケース１の上壁（図示省略）および底壁１Ｂに軸受３（軸受２は図示省略）を介して軸方向へ移動可能に支持されているとともに、下端に被測定物に接触する測定子４Ａを備えている。なお、軸受２，３については、金属製の軸受ブッシュによって構成されているが、ベアリングなどを用いてもよい。
【００１８】
変位検出器５は、スピンドル４の近傍でかつスピンドル４の移動方向に沿って本体ケース１に固定されたスケール５Ａと、このスケール５Ａに所定のクリアランスをもって対向配置されかつ取付片６を介してスピンドル４に固定された検出ヘッド５Ｂとを含んで構成されている。スケール５Ａと検出ヘッド５Ｂとによる検出方式については、光電式や静電容量式など、いずれの検出方式でもよい。
【００１９】
本実施形態では、更に、スピンドル４をその移動方向に対して略直交する方向へ押圧してスピンドル４を軸受２，３の片側に付勢する付勢手段１０が設けられている。
付勢手段１０は、ねじりコイルばね１１によって構成されている。ねじりコイルばね１１は、軸受３の近傍の本体ケース１に突設されたピン１２に１〜２回巻装され、その一端１１Ａが本体ケース１の底壁１Ｂに係止され、他端１１Ｂがプーリ１３を介してスピンドル４に当接されている。
【００２０】
これにより、スピンドル４がその移動方向に対して略直交する方向へ押圧され、軸受３の片側（図１中右側）に付勢されている。つまり、ねじりコイルばね１１によってスピンドル４が押圧される方向が、スピンドル４の移動方向に対して略直交し、かつ、スケール５Ａの検出面に対して略平行な方向に設定されている。
プーリ１３は、ねじりコイルばね１１の他端１１Ｂに回転可能に支持されているとともに、外周にスピンドル４の軸方向周面形状に合致する溝、具体的には、断面半円形状の溝１３Ａが形成されている。
【００２１】
本実施形態の作用を説明する。
測定にあたっては、スピンドル４をスプリング７の付勢力に抗して図１中上方へ引き上げたのち、スピンドル４の真下に被測定物をおく。こののち、スピンドル４をスプリング７の付勢力によって下降させて被測定物に当接させる。すると、スピンドル４が被測定物に当接した位置までのスピンドル４の変位量が変位検出器５によって検出され、図示しない表示器にデジタル表示される。
【００２２】
この際、スピンドル４はねじりコイルばね１１によって図１中右方向へ付勢されているから、スピンドル４は常に軸受２，３の片側（図１中右側）に接触した状態で軸方向へ移動される。従って、スピンドル４と軸受３とのクリアランスが常に一定の状態に保たれたまま、スピンドル４が移動するから、繰り返し精度も維持でき、高精度の測定を達成できる。
【００２３】
本実施形態によれば、次の作用効果が期待できる。
（１）本体ケース１に軸受２，３を介してスピンドル４が軸方向へ移動可能に支持されたインジケータにおいて、スピンドル４をその移動方向に対して略直交する方向へ押圧してスピンドル４を軸受２，３の片側に付勢する付勢手段１０が設けられているから、スピンドル４は常に軸受２，３の片側に接触した状態で軸方向へ移動される。従って、スピンドル４と軸受２，３とのクリアランスが常に一定の状態に保たれたまま、スピンドル４が移動するから、繰り返し精度も維持でき、高精度の測定を達成できる。
【００２４】
（２）構成的には、スピンドル４をその移動方向に対して略直交する方向へ押圧する付勢手段１０を設けるだけでよいから、安価かつ簡易な構造で高精度な測定を実現できる。
【００２５】
（３）付勢手段１０がスピンドル４を押圧する方向が、スピンドル４の移動方向に対して略直交し、かつ、スケール５Ａの検出面に対して略平行な方向であるから、スピンドル４に設けられる検出ヘッド５Ｂがスケール５Ａの検出面に対して略平行な方向へ移動される。検出ヘッド５Ｂがスケール５Ａの検出面に対して略平行な方向へ移動することは、スケール５Ａと検出ヘッド５Ｂとのクリアランスが変動することが少ないから、この点からも精度低下がない。
【００２６】
（４）軸受３の近傍に付勢手段１０が設けられているから、つまり、軸受３近傍において、スピンドル４の移動方向に対して略直交する方向へスピンドル４が押圧されるから、軸受３に対してスピンドル４が傾くのを抑えることができる。従って、スピンドル４は軸受３の片側面全長に沿って接触した状態となるから、スケール５Ａと検出ヘッド５Ｂの相対的な姿勢変化が生じることなく、かつ、軸受２，３が偏って摩耗することも低減できる。
【００２７】
（５）付勢手段１０をねじりコイルばね１１で構成したので、安価に構成できるとともに、本体ケース１とスピンドル４との間への組み込みも簡易にできる。つまり、ねじりコイルばね１１の一端１１Ａを本体ケース１に係止し、他端１１Ｂでスピンドル４ルを付勢するだけでよいから、組み込みも簡易にできる。
【００２８】
（６）ねじりコイルばね１１の他端１１Ｂに、スピンドル４の軸方向周面形状に合致する溝１３Ａを有するプーリ１３が回転可能に支持されているから、スピンドル４が軸方向へ移動すると、プーリ１３が回転されるため、プーリ１３とスピンドル４との間に生じる摩耗も極少量に抑えることができる。よって、長寿命が期待できる。
【００２９】
＜変形例＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
前記実施形態では、付勢手段１０をねじりコイルばね１１で構成したが、これに限らず、他の構成でもよい。
【００３０】
たとえば、図２に示すように、付勢手段１０を、偏芯ピン２１と、プーリ１３とを含んで構成してもよい。偏芯ピン２１は、本体ケース１に回動可能にかつスピンドル４の軸方向に対して略直交して配置された支持軸２２、および、その支持軸２２と平行でかつ支持軸２２に対して偏芯した位置に偏芯軸２３を有する。プーリ１３は、偏芯ピン２１の偏芯軸２３に回転可能に支持されているとともに、外周にスピンドルの軸方向周面形状に合致する溝１３Ａを有する。
【００３１】
このような構成において、偏芯ピン２１の支持軸２２を回動させると、偏芯ピン２１の偏芯軸２３に回転可能に支持されたプーリ１３がスピンドル４に対して接近または離間される。従って、偏芯ピン２１を回動調整すると、スピンドル４が軸方向に対して略直交する方向へ押圧され、軸受２，３の片側に接触した状態となるから、上記と同様にして、繰り返し精度も維持でき、高精度の測定を達成できる。しかも、構成的には、偏芯ピン２１のみでよいから、安価かつ簡易な構造で高精度な測定を実現できる。
【００３２】
また、図２に示す例以外にも、板ばねを用いて、スピンドル４をその移動方向に対して略直交する方向へ押圧してスピンドル４を軸受２，３の片側に付勢してもよい。この場合でも、スピンドル４に当接する板ばねの端部に低摩擦部材を設けておけば、スピンドル４の移動を阻害することがない。
【００３３】
前記実施形態では、スピンドル４を、本体ケース１の上壁１Ａおよび底壁１Ｂにおいて、軸受２，３を介して軸方向へ移動可能に支持したが、本体ケース１の１箇所で軸方向へ移動可能に支持する構成でもよい。
また、変位検出器５としては、光電式、磁気式、静電容量式など、形式は問わない。同様に、測定結果の表示についても、本体ケース１に設けられた表示器に表示してもよく、あるいは、別の表示装置で表示するようにしてもよい。つまり、表示形態については問わない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、ダイヤルゲージやインジケータのほかに、スピンドルが軸受を介して本体に支持され、かつ、軸方向へ直線移動する測定器全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態にかかるインジケータを示す図。
【図２】本発明の他の実施形態にかかるインジケータを示す図。
【図３】従来のインジケータを示す図。
【図４】従来のインジケータの問題点を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１…本体ケース（本体）
２、３…軸受
４…スピンドル
５…変位検出器
５Ａ…スケール
５Ｂ…検出ヘッド
１０…付勢手段
１１…ねじりコイルばね
１１Ａ…一端
１１Ｂ…他端
１３…プーリ
１３Ａ…溝
２１…偏芯ピン
２２…支持軸
２３…偏芯軸
【図１】
2005300319.tif 000003
【図２】
2005300319.tif 000004
【図３】
2005300319.tif 000005
【図４】
2005300319.tif 000006